Từ trường là gì? Từ trường tồn tại ở đâu và cách nhận biết

Từ trường là thuật ngữ quen thuộc và được ứng dụng rộng rãi trong đời sống và công nghệ hiện nay. Hiểu rõ về từ trường giúp chúng ta nắm bắt được cách hoạt động của nhiều thiết bị hiện đại khác. Vậy từ trường là gì? Từ trường được ứng dụng vào các công nghệ hiện đại như thế nào?

I. Từ trường là gì? Từ trường ký hiệu là gì?

Từ trường là một dạng trường vật lý được tạo ra bởi các hạt mang điện chuyển động, như dòng điện, và bởi các vật liệu từ tính. Từ trường có khả năng tác động lực từ lên các hạt mang điện khác và các vật từ tính trong phạm vi ảnh hưởng của nó. Ký hiệu của từ trường là và đơn vị đo của từ trường trong hệ SI là Tesla (T). Một số ứng dụng của từ trường bao gồm trong động cơ điện, máy phát điện, và các thiết bị y tế như MRI (cộng hưởng từ).

II. Công thức từ trường

Công thức tính trừ trường dòng điện: B=2p.10^-7I/R

Nếu khung dây được tạo bởi N vòng dây thì công thức tính từ trường sẽ là B=2p.10^-7NI/R

Trong đó:

+ B là cảm ứng từ đơn vị (T);

+ I là cường độ dòng điện  (A);

+ R là bán kính vòng dây mang dòng điện (m).

+ N là số vòng dây

III. Biểu hiện của từ trường là gì và cách nhận biết?

Một trong những biểu hiện phổ biến nhất là khi từ trường làm cho kim la bàn chỉ theo hướng của các đường sức từ. Từ trường cũng có thể làm cho các hạt sắt xếp thành các hình dạng đường cong, cho thấy các đường sức từ. Để nhận biết từ trường, ta có thể sử dụng la bàn để xác định hướng của từ trường hoặc sử dụng cảm biến từ trường để đo cường độ và hướng của từ trường một cách chính xác. Ngoài ra, sự tác động của từ trường lên dòng điện, như hiện tượng cảm ứng điện từ, cũng là một cách nhận biết từ trường trong các ứng dụng kỹ thuật và khoa học.

IV. Đặc điểm tính chất của từ trường

Tính chất của từ trường là gây ra lực từ lên nam chậm hoặc lên dòng điện khác đặt trong nó. Theo đó, từ trường sẽ có các đường sức từ song song và cùng nhiều với nhau. Giữa các đường sức từ này sẽ có khoảng cách bằng nhau nên độ lớn cảm ứng từ trong từ trường ở mọi thời điểm đều bằng nhau.

V. Hướng của từ trường

Hướng của từ trường tại một điểm được xác định bởi hướng của lực từ mà nó tác động lên một hạt mang điện tích dương chuyển động trong từ trường đó. Thông thường, chúng ta thông qua quy tắc bàn tay phải để có thể xác định hướng của từ trường nhanh chóng nhất. Quy tắc bàn tay phải nói rằng “Đặt ngón cái của tay phải chỉ theo hướng dòng điện, các ngón còn lại nắm quanh dây dẫn sẽ chỉ theo hướng của các đường sức từ xung quanh dây dẫn. Đối với cuộn dây hoặc solenoid, nếu các ngón tay của tay phải nắm theo hướng dòng điện chạy qua các vòng dây, thì ngón cái chỉ theo hướng của từ trường bên trong cuộn dây.”

VI. Từ trường tồn tại ở đâu?

Từ trường xuất hiện ở hầu hết mọi không gian xung quanh chúng ta. Sau đây là một số môi trường có chứa từ trường phổ biến.

• Trái đất: Trái đất có từ trường riêng của mình, được tạo ra bởi dòng điện trong lõi ngoài chứa sắt nóng chảy. Từ trường Trái đất đóng vai trò quan trọng trong việc bảo vệ hành tinh khỏi các bức xạ có hại từ không gian và giúp định hướng cho các loài chim di cư và các thiết bị la bàn.
• Xung quanh nam châm: Mọi nam châm đều tạo ra một từ trường xung quanh nó. Từ trường của một nam châm vĩnh cửu xuất phát từ sự sắp xếp của các hạt từ bên trong vật liệu nam châm. Các đường sức từ đi ra từ cực Bắc của nam châm và đi vào cực Nam.
• Xung quanh dây dẫn có dòng điện: Khi dòng điện chạy qua một dây dẫn, nó tạo ra một từ trường xung quanh dây dẫn đó. Hướng và cường độ của từ trường này phụ thuộc vào hướng và cường độ của dòng điện.
• Trong các thiết bị điện từ: Các thiết bị như động cơ điện, máy phát điện, máy biến áp, và cuộn dây điện (solenoid) đều tạo ra từ trường khi hoạt động. Từ trường trong các thiết bị này có vai trò quan trọng trong việc biến đổi năng lượng và truyền tải điện.
• Trong không gian: Từ trường cũng tồn tại trong không gian giữa các hành tinh và ngôi sao. Ví dụ, Mặt trời có từ trường mạnh ảnh hưởng đến hệ mặt trời và tạo ra hiện tượng bão từ.
• Trong các vật liệu từ tính: Các vật liệu như sắt, niken và cobalt có từ trường tự nhiên do cấu trúc từ tính của chúng. Các vật liệu này có thể được từ hóa để tạo ra nam châm vĩnh cửu.

VII. Cách tạo ra từ trường

Từ trường có thể được tạo ra thông qua dòng điện chạy qua một dây dẫn. Khi một dòng điện chạy qua một dây dẫn, nó tạo ra một từ trường xung quanh dây dẫn đó, với hướng từ trường được xác định theo quy tắc bàn tay phải: nếu ngón cái chỉ theo hướng dòng điện, các ngón còn lại nắm quanh dây dẫn sẽ chỉ theo hướng của các đường sức từ. Để tăng cường từ trường, người ta thường sử dụng cuộn dây (solenoid) với nhiều vòng dây quấn quanh một lõi từ tính; khi dòng điện chạy qua cuộn dây, từ trường bên trong cuộn dây sẽ mạnh và đồng đều hơn. Ngoài ra, nam châm vĩnh cửu cũng tạo ra từ trường nhờ sự sắp xếp đặc biệt của các hạt từ tính bên trong vật liệu từ tính.

VIII. Ứng dụng của từ trường

Bên cạnh câu hỏi từ trường là gì thì ứng dụng của từ trường cũng được nhiều người quan tâm. Chi tiết về các ứng dụng của từ trường sẽ được chia sẻ sau đây.

Loại bỏ độc tố và làm già rượu

Từ trường được ứng dụng trong quá trình loại bỏ độc tố và làm già rượu hiện nay. Điển hình như việc máy lão hóa rượu ứng dụng từ trường kết hợp công nghệ sóng âm để loại bỏ độc tố có trong rượu. Các hạt từ tính có thể hấp thụ các chất độc tố và tạp chất từ dung dịch, giúp làm sạch nước hoặc dung dịch cồn để sản xuất rượu. Sử dụng máy lão hóa rượu của Gipwin giúp đảm bảo an toàn sức khỏe, hạn chế say sau khi sử dụng rượu.

Sản xuất thiết bị gia dụng

Từ trường cũng có thể được ứng dụng trong quá trình sản xuất thiết bị gia dụng như máy giặt, tủ lạnh, hoặc máy lọc không khí. Từ trường có thể được sử dụng để tạo ra các linh kiện từ tính hoặc để kiểm tra chất lượng và hiệu suất của các sản phẩm này.

Ứng dụng trong công nghiệp

Trong ngành công nghiệp, từ trường được sử dụng trong nhiều ứng dụng như kiểm tra chất lượng vật liệu, phân loại và trong quá trình gia công kim loại. Các máy móc sử dụng từ trường như máy hàn điện từ, máy tách kim loại từ và máy phát điện.

Ứng dụng trong y tế

Trong lĩnh vực y tế, từ trường được sử dụng trong máy chụp cộng hưởng từ (MRI) để tạo ra hình ảnh chi tiết của cơ quan và mô trong cơ thể. Ngoài ra, từ trường cũng được sử dụng trong thiết bị y tế như máy xạ trị và máy phát sóng điều trị.

IX. Các khái niệm khác liên quan đến từ trường

Liên quan đến từ trường cũng có nhiều khái niệm thường xuyên xuất hiện. Để hiểu rõ hơn, cùng xem qua những khái niệm phổ biến liên quan đến từ trường sau đây.

• Cảm ứng điện từ: Là hiện tượng tạo ra dòng điện trong một dây dẫn khi có một từ trường biến đổi hoặc khi một dây dẫn cắt qua đường sức từ.
• Solenoid: Là một cuộn dây dẫn xoắn quanh một trục, tạo ra một từ trường mạnh và đồng đều trong không gian nội bên của nó.
• Định luật Ampère: Là một trong các định luật cơ bản của điện từ, nó mô tả mối liên hệ giữa dòng điện và từ trường tạo ra bởi nó.
• Lực Lorentz: Là lực tác động lên một hạt mang điện tích di chuyển trong một từ trường. Lực này có hướng vuông góc với cả hướng của dòng điện và hướng của từ trường.
• Nam châm: Là vật liệu có khả năng tạo ra một từ trường xung quanh nó và có thể hút các vật liệu từ tính khác hoặc được hút bởi từ trường.

X. Phân biệt từ trường và điện trường

Từ trường và điện trường là 2 khái niệm hoàn toàn tách biệt và khác nhau. Tuy nhiên, nhiều người vẫn chưa hoàn toàn hiểu rõ về 2 thuật ngữ này. Chi tiết sẽ khác biệt của điện trường và từ trường là gì sẽ có sau đây.

Từ trường

• Từ trường là một trường vector mà mỗi điểm trong không gian có một giá trị và một hướng nhất định.
• Từ trường được tạo ra bởi các hạt mang điện tích hoặc dòng điện chạy qua dây dẫn.
• Từ trường tác động lên các vật liệu từ tính và các hạt mang điện tích di chuyển theo quy tắc Lorentz.
• Đơn vị của từ trường trong hệ SI là Tesla (T).

Điện trường

• Điện trường cũng là một trường vector mà mỗi điểm trong không gian có một giá trị và một hướng nhất định.
• Điện trường được tạo ra bởi các điện tích điện dương hoặc điện âm.
• Điện trường tác động lên các điện tích điểm và tạo ra lực điện từ theo định luật Coulomb.
• Đơn vị của điện trường trong hệ SI là Volt trên mét (V/m)

Những nội dung cơ bản giải đáp về từ trường là gì đã được chúng tôi gửi đến bạn đọc trên đây. Hy vọng với những nội dung mà chúng tôi chia sẻ sẽ giúp bạn hiểu rõ hơn về thuật ngữ này và ứng dụng của nó trong thế giới hiện đại.